Aula_2Biomecânica_sistema_ósseo

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Sistema ósseo
Profa. Ma. Laura C.P. Maia 
1
Biomecânica na Educação 
Física
Sistema ósseo
Crescimento
Desenvolvimento
Cargas 
mecânicas
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• OSTEOLOGIA (Estudo dos Ossos)
• O que determina quando o osso deve parar de crescer? 
• Como são causadas as fraturas por estresse?
• Por que as viagens espaciais causam redução da 
densidade mineral óssea em astronautas?
• O que é osteoporose e como ela pode ser prevenida?
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Biomecânica do crescimento e 
desenvolvimento ósseo 
Sistema ósseo
• A palavra osso tipicamente 
evoca uma imagem mental de 
um osso morto um pedaço 
grosso de mineral seco e 
quebradiço que um cão adoraria 
mastigar. 
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Mas na verdade é um dos tecidos 
mais dinâmicos do organismo, que 
está em contínuo modelamento e 
remodelamento pelas forças que 
agem sobre .
Esqueleto
• Em um adulto, há 206 ossos 
de diferentes formas e 
tamanhos, dos quais metade 
faz parte das mãos e dos pés. 
• Por sua composição, os ossos 
são extraordinariamente 
resistentes, embora também
extraordinariamente leves, 
principalmente por causa da 
porosidade natural.
• Em um adulto, a massa de 
todos os ossos equivale a 
(14±1)% da massa corpórea.
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O esqueleto é uma estrutura 
mecânica constituída por ossos, 
cartilagens e articulações.
Esqueleto axial e apendicular
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Esqueleto axial 
(central)
Esqueleto 
apendicular 
(periférico)
Crânio, coluna 
vertebral, 
costelas e 
esterno. 
MMSS e MMII e 
pelos cíngulos 
do membro 
superior e 
inferior. 
Sistema 
ósseo
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Os ossos constituem a aparte 
passiva do aparelho locomotor; o 
seu movimento ocorre em razão da 
contração e relaxamento dos 
músculos que neles se inserem.
São estruturas dinâmicas vivas, 
providas de vasos sanguíneos, 
vasos linfáticos e nervos, cujo 
metabolismo influi na função e é 
influenciado pela mesma.
Está continuamente se formando e 
se remodelando por causa das 
forças a que está sujeito.
Pode alterar suas propriedades e 
configurações, pois a intenção 
dessa remodelação é manter a 
integridade mecânica do tecido. 
Quais são as funções do sistema ósseo?
M
E
T
A
B
Ó
L
IC
A
M
E
C
Â
N
IC
A
P
R
O
T
E
T
O
R
A
Protege 
órgãos e 
outras 
estruturas
Forma haste 
rígida para 
fixação 
muscular e 
assim ocorrer 
ALAVANCAS 
corporais e 
serve de 
estrutura rígida 
de 
sustentação 
ao corpo. 
Locomoção
Produz 
células 
sanguíneas
Armazena 
nutrientes
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Composição do tecido ósseo
• O osso é leve, mas tem 
grande resistência tensiva e 
compressiva e um grau 
significativo de elasticidade.
• É um tecido conectivo 
especializado, composto por 
materiais orgânicos e 
inorgânicos, formado por matriz 
e células. 
• O tecido ósseo é forte e é uma 
das estruturas mais duras do 
corpo, por causa da 
combinação de elementos 
inorgânicos e orgânicos. 
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Composição do Tecido Ósseo
Carbonato de 
Cálcio → Cristais 
de Cálcio (minerais 
do osso)
Fosfato de Cálcio
Células 
(osteoblastos e 
osteoclastos)
Fibras de 
Colágeno
Inorgânica
Orgânica
75% massa seca 
25% Água
Responsável pela rigidez e 
resistência do osso
Responsável pela 
elasticidade do osso 
(capacidade de deformação 
do osso)
Osso Vivo → Combina Resistência, Rigidez e Elasticidade
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Células Ósseas
• Osteoblastos
São células grandes presentes em quase todas 
as cavidades ósseas e funcionam para promover 
a reabsorção do osso. 
São responsáveis em quebrar os sais e digerir a 
porção proteica do osso, sendo absorvidos pelo 
líquido extracelular circundante nos canalículos 
ósseos. 
A ação dos osteoclastos permite ao osso não 
ficar denso e pesado demais. 
São células responsáveis em iniciar o 
desenvolvimento do osso, sua 
modelação e reformulação após a sua 
formação. 
A deposição é regulada pela pressão 
parcial exercida sobre o osso. Quanto 
maior a pressão, maior a deposição.
• Osteoclastos 
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Composição óssea- Células Ósseas
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São celulas jovens com núcleo grande e 
claro, são responsáveis pela síntese da 
parte orgânica da matriz óssea, localizada 
na superficie óssea. 
São células gigantes multinucleadas. Estão 
localizadas em depressões formadas por 
enzimas após digerirem o tecido ósseo, 
formando os sítios de reabsorção óssea. 
Composição óssea
• O cálcio é um mineral fundamental na
composição dos dentes e do osso. Ele
compõe em torno de 70% dessas estruturas, o
que lhes proporciona rigidez.
• É também essencial para a contração
muscular, para a transmissão dos
impulsos nervosos e para a coagulação do
sangue.
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• A quase totalidade do cálcio do organismo encontra-se no
tecido esquelético (99%), constituindo um depósito para
preservar as funções vitais, enquanto o restante encontra-se no
fluido intra e extracelular.
• O cálcio armazenado nos ossos pode ser mobilizado para manter
os níveis no sangue e nos tecidos dentro dos limites fisiológicos.
CLASSIFICAÇÃO ÓSSEA
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Tipos de ossos
• Embora muito variáveis em forma e tamanho, os ossos
podem ser classificados em cinco categorias principais:
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Longos Curtos Chatos/planos Irregulares Pneumáticos
Os ossos também são categorizados de
acordo com seus formatos
e funções gerais.
Tipos de ossos
Tem uma de suas dimensões mais desenvolvidas 
(comprimento), possuem forma cilíndrica alongada com 
extremidades alargadas, podemos distinguir uma parte 
central denominada corpo ou diáfise e duas extremidades 
chamadas cabeças ou epífises. 
Localizan-se geralmente nos membros, fornecem 
sustentação e atuam como alavancas (ex. Fêmur)
Exemplos de osso longos incluem: as falanges, os 
metatarsais, os metacarpais, a tíbia, a fíbula, o fêmur, o 
rádio, a ulna e o úmero.
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Ossos longos
Tipos de ossos
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Possuem duas dimensões, apresentando o 
aspecto de uma lâmina. São formados por 
duas camadas de tecido compacto envolvendo 
a camada de tecido esponjoso e medula 
óssea interposta. Possuem área para inserção 
de músculos e protegem os órgãos que 
cobrem. 
Os ossos chatos, que geralmente oferecem 
proteção, incluem o ílio, as costelas, o 
esterno, a clavícula, escápula e o crânio.
Ossos 
chatos/planos
Tipos de ossos
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Nenhuma das três dimensões 
prevalece. São compostos por osso 
esponjoso revestidos 
superficialmente por uma camada 
de tecido ósseo compacto. 
Suas principais funções são a 
difusão do impacto e o aumento 
na mobilidade das extremidades. 
Exemplo: os ossos carpais e tarsais.
Ossos curtos
Tipos de ossos
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Essa classificação é dada aos ossos 
em que não é possível traçar a relação 
entre suas dimensões, como as 
vértebras e os ossos da base do 
crânio.
Realizam funções como suporte de peso, 
dissipação de cargas, proteção da medula 
espinhal, locais para inserção muscular.
O sacro,o cóccix e a mandíbula são outros
exemplos de ossos irregulares.
Ossos 
irregulares
Tipos de ossos
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Estão localizados na cabeça dos 
mamíferos. É caracterizado por 
apresentar câmaras de ar 
internamente. 
Esses espaços preenchidos por ar 
denominam-se seios paranasais 
(ou seios da face), pois esses ossos 
têm comunicação com o aparelho 
respiratório, são eles: frontal, 
zigomático, nasal e maxilar. 
Ossos 
Pneumáticos 
Tipos de ossos
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Estão presentes no interior de 
alguns tendões ou capsulas 
articulares, em que há 
considerável fricção, tensão e 
estresse físico. 
Não são completamente ossificados, 
normalmente, medem apenas 
alguns milímetros de diâmetro. 
Ossos 
sesamóides
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• Os ossos longos possuem características típicas,
possuem uma diáfise, que é a porção cilíndrica
longa do osso formada de osso duro, denso e
compacto, é o córtex.
• Em cada extremidade de um osso longo encontra-
se a epífise, dilatada e moldada especificamente
para se unir à epífise de um osso adjacente em uma
articulação. Formada de osso esponjoso ou
trabecular.
• Durante o crescimento ósseo, a diáfise e a epífise
apresentam-se separadaspor uma fina placa de
cartilagem conhecida como placa epifisária,
normalmente denominada placa de crescimento.
• Ao se alcançar a maturidade esquelética, as
placas são substituídas por osso e se fecham.
• Para facilitar a movimentação fácil e suave das
articulações, a epífise é recoberta por cartilagem
articular ou hialina, que proporciona um efeito
amortecedor e reduz o atrito.
Características ósseas típicas 
23
24
Características ósseas típicas 
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Reabsorção e Depósito de Osso
• O osso é altamente adaptável e muito sensível ao desuso,
imobilização ou atividade vigorosa;
• Consegue se auto – reparar e pode alterar suas propriedades e
configuração em resposta à demanda mecânica;
• O remodelamento do osso depende dos estímulos provocados
pelas cargas ou stress mecânico a ele aplicados no cotidiano.
• Quanto maior o stress mecânico aplicado ao osso, maior a
hipertrofia do tecido ósseo, desde que a frequência de aplicação
do stress não seja demasiadamente alta.
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Remodelamento Ósseo 
O stress mecânico ativa os osteoblastos.
STRESS
MECÂNICO
ALTO
Osteoblastos estimulados
Osteoclastos inibidos
Osteoblastos inibidos
Osteoclastos estimulados
STRESS 
MECANICO 
BAIXO
Gênese óssea
Absorção óssea
HIPERTROFIA
HIPOTROFIA
Normalmente as atividades de formação e absorção óssea 
encontram-se EQUILIBRADAS
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Reabsorção e Depósito de Osso
• Os ossos se remodelam de acordo com o nível de
sobrecarga sofrido, e, com o tempo, a sua massa aumenta
à medida que a sobrecarga se intensifica.
• Lei de Wollf: 
• os ossos de uma pessoa saudável se adaptam às 
cargas que lhe são impostas. “A deposição óssea 
será maior onde o stress mecânico for maior e, 
da mesma forma, a reabsorção óssea será 
maior onde o stress mecânico for menor”.
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Reabsorção e Depósito de Osso
STRESS MECÂNICO → É a distribuição interna (impacto) da força gerada 
pela aplicação da carga.
STRESS = intensidade da carga
volume do material
Ex: Stress mecânico menor na Hidroterapia em relação à Corrida
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Atividade Física X Remodelagem 
Óssea
• Atividade física é um componente importante no
desenvolvimento ósseo e manutenção da integridade óssea;
• Estilo de vida e hábitos de atividade parecem desempenhar
um papel importante na manutenção da saúde óssea;
• Precisa de estímulos diários;
• O peso corporal e nível de atividade são exemplos de fatores
reguladores da densidade óssea;
• A perda óssea pode ser significante na inatividade óssea.
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Osteoporose
• A reabsorção óssea irá exceder os depósitos ósseos;
• Comum aparecer nos idosos e mulheres após a menopausa;
• Perda da integridade trabecular e densidade mineral - perda 
da dureza do osso;
• Incidência maior de fratura (dobro)
Causas:
✓ Fatores hormonais
✓ Desiquilíbrios nutricionais
✓ Inatividade 
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Alterações com o envelhecimento
• Tanto osso cortical (osso compacto) quanto osso
esponjoso (osso trabecular) tem sua massa óssea
reduzida com o envelhecimento, tanto porção
orgânica quanto inorgânica.
• Dessa forma, no idoso, a resistência do osso diminui
e a rigidez aumenta.
Responsável pela rigidez 
e resistência do osso
Responsável pela 
elasticidade do osso 
(capacidade de deformação 
do osso)
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• As propriedades biomecânicas/mecânicas também variam
com a idade e gênero e com a localização do osso, por
exemplo, úmero versus tíbia.
• Essa variação maior pode ser resultante de outros fatores,
como a orientação da carga aplicada ao osso, a velocidade
dessa aplicação e o tipo de carga.
• O osso deve ser capaz de resistir simultaneamente a
diversas forças aplicadas.
• Em uma posição estática, o osso resiste à força da
gravidade, sustenta o peso do corpo e absorve a atividade
muscular produzida para manter a postura estática. Em um
modo dinâmico (p. ex., uma corrida), as forças são várias
vezes ampliadas e se tornam multidirecionais.
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Propriedades Biomecânicas
• Conforme dito anteriormente, o osso precisa ser rígido, mas 
flexível; forte, mas leve.
• A força é necessária para a sustentação de cargas e a 
leveza é necessária para possibilitar movimentos. 
• As propriedades flexíveis do osso são proporcionadas pelo 
material colagenoso no osso. O conteúdo de colágeno 
fornece ao osso a capacidade de suportar cargas tensivas.
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Propriedades Biomecânicas
• Tendo em vista que a maioria dos ossos pode suportar
forças compressivas maiores, a quantidade total de
carga pode aumentar com a contribuição muscular.
• Mas se os músculos vierem a sofrer fadiga durante
uma série de exercícios, sua capacidade de aliviar a
carga incidente no osso irá diminuir.
• A distribuição alterada de cargas ou o aumento nas
forças tensivas deixa o atleta, ou quem está realizando o
exercício, suscetível à lesão.
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Propriedades Biomecânicas
TIPOS DE CARGAS 
APLICADAS AO OSSO.
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Atividade
1. Explique quais são os cinco tipos de cargas aplicadas no 
osso.
1. Descreva e demostre um exercício para cada tipo de carga.
2. Explique a é remodelação óssea?
3. Quais os efeitos do desuso (estilo de vida hipocinético) 
sobre o tecido ósseo.
4. O que é osteopenia? O que é osteoporose?
5. O que é Osteogênese imperfeita?
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Tipos de Cargas do S. Esquelético
• O sistema esquelético está sujeito a uma série 
de forças aplicadas, pois o osso recebe carga 
em diversas direções. 
✓Sustentação do peso
✓Ação da gravidade
✓Forças musculares
✓Força externas
• As forças podem ser de 5 tipos: 
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Carga de 
tração/ tensão
Carga de 
compressão
Carga de 
cisalhamento
Carga ou 
stress de 
torção
Carga de 
curvamento/ 
inclinação/ 
flexão
Tipos de Cargas do S. Esquelético
40
41
Tipos de Cargas do S. Esquelético
• A força compressiva causa encurtamento e alargamento. 
• As forças compressivas são necessárias para
o desenvolvimento e crescimento dos ossos.
• Se uma grande força compressiva for
aplicada e se a carga superar os limites de
carga da estrutura, ocorrerá uma fratura por
compressão.
• Numerosos locais no corpo humano são
suscetíveis de sofrer fraturas por compressão.
•
• Fratura do corpo vertebral após um tombo muito
alto em que o indivíduo cai em pé.
Força de compressão
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• As vértebras lombares podem sofrer
fratura compressiva (seta), em que o
corpo da vértebra sofre encurtamento e
alargamento.
• Esse tipo de fratura foi associado com a
aplicação de carga nas vértebras
enquanto o indivíduo mantém uma
posição de hiperlordose.
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Tipos de Cargas do S. Esquelético
Força de tensão
• Quando o músculo aplica uma força
tensiva ao sistema através do tendão,
o colágeno no tecido ósseo se alinha
com a força tensiva do tendão.
• Comumente ocorre ruptura do
osso no local de inserção
muscular.
• Forças tensivas também podem
causar avulsões de ligamentos.
Uma avulsão de ligamento, ou
fratura por avulsão.
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Tipos de Cargas do S. Esquelético
• A força tensiva causa estreitamento e alongamento. 
• Fraturas por avulsão ocorrem quando a resistência 
à tração do osso não é suficiente para evitar a 
fratura.
• Geralmente, forças de tensão são responsáveis por
entorses e distensões. 
Força de tensão
• Ruptura do tendão calcâneo que, na verdade,
trata-se de uma avulsão do osso calcâneo em seu
ponto de inserção.
• Tal avulsão ocorre devido a alta intensidade da
força de tração, ou seja, devido ao stress mecânico
gerado no calcâneo pela contração abrupta do
tendão em questão.
45
• Força de tensão
46
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Tipos de Cargas do S. Esquelético
• A força de cisalhamento cria uma distorção angular.
Força de cisalhamento
• Não há necessidade de fratura ou sequer
movimento para esse tipo de stress. Pode ocorrer
o escorregamento anterior ou posterior da
vértebra (espondilolistese).
• Nas vértebras lombares, a força de cisalhamento
aumenta com o aumento da lordose ou
hiperlordose.
• A tração exercida pelo músculo psoas nas
vértebras lombares também aumenta a força de
cisalhamento incidente nas vértebras.48
Força de cisalhamento
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Tipos de Cargas do S. Esquelético
• A força de torção cria uma distorção angular.
• Ocorre em torno do eixo longitudinal
do osso.
• Giro do tronco em relação à perna. A
tíbia durante a marcha sofre um stress
de torção externa.Giro do pivô do
basquete.
• O resultado da força torsional é uma
fratura em espiral. Um exemplo do
mecanismo de fratura em espiral no
úmero em um arremessador.
Força de torção
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Força de torção
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Tipos de Cargas do S. Esquelético
• A força de curvamento envolve todas as alterações observadas 
na compressão, tensão e cisalhamento.
• Comumente, o osso fica sujeito a grandes forças de
curvamento.
• Por exemplo, durante a marcha os ossos dos membros
inferiores são submetidos a forças de curvamento
causadas pela alternância de forças de tensão e
compressão. Na postura normal, tanto o fêmur como a
tíbia se curvam.
• Cargas de curvamento geradoras de lesão são
causadas por várias forças aplicadas em diferentes
pontos no osso.
• Comumente, uma força é aplicada
perpendicularmente ao osso em ambas as
extremidades ósseas e outra força é aplicada na
direção oposta em algum ponto entre as duas
forças.
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Fratura da fíbula após um 
carrinho por trás no futebol.
Força de curvamento 
❖ Na vida diária, com os movimentos fisiológicos, os segmentos ósseos 
sofrem CARGAS COMBINADAS.
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Lesão X Carga
• Se o osso vai ou não sofrer uma lesão como resultado de
uma força aplicada depende dos limites de força e da
história de cargas recebidas;
• Esses limites são influenciados:
✓ Carga – tipo, intensidade e velocidade
✓ Atividade física – condicionamento
✓ Imobilizacão
✓ Maturidade esquelética
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Resumindo...
• O osso é um tecido vivo dinâmico e importante. Suas funções
mecânicas são sustentar e proteger outros tecidos corporais e
agir como um sistema de alavancas rígidas que podem ser
mobilizadas pelos músculos que nelas se inserem.
• A força e a resistência à fratura de um osso dependem de sua
composição material e da estrutura organizacional. Os minerais
contribuem para a rigidez do osso e para a resistência
compressiva, e o colágeno fornece sua flexibilidade e
resistência à tração.
• O osso cortical é mais rígido e mais forte do que o osso trabecular,
enquanto o osso trabecular tem maior capacidade de absorção
de choques.
• O osso é um tecido extremamente dinâmico que está sendo
continuamente modelado e remodelado de acordo com a lei de
Wolff.
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Resumindo...
• Embora os ossos cresçam em comprimento apenas até que as
lâminas epifisiais se fechem na adolescência, os ossos mudam
continuamente em densidade e, em algum grau, em tamanho
e formato, por meio das ações dos osteoblastos e dos
osteoclastos.
• A osteoporose, um distúrbio caracterizado pela perda
excessiva de massa mineral e força ósseas, é bastante
prevalente entre os idosos.
• O sistema esquelético está sujeito a uma série de forças
aplicadas, pois o osso recebe carga em diversas direções.
• As forças podem ser por carga de compressão, carga de
tração/ tensão, carga de cisalhamento, carga de torção e
carga de curvamento/inclinação.
56
Obrigada! 
57